マグネシウムは価電子を2個もち、3s軌道からなるバンドは原子あたり2個の電子でちょうど満たされる。それでもマグネシウムが金属になる理由として正しいものはどれか。

正解：C. 3sバンドと空の3pバンドが重なり、フェルミ準位のすぐ上に空いた準位が連続してあるから

固体の中では原子の3s軌道と3p軌道がそれぞれ幅をもったバンドになり、マグネシウムでは両者のエネルギーの範囲が重なっています。そのため電子は3sバンドを満たしきる前に3pバンドにも入り、フェルミ準位のすぐ上に空いた準位が途切れずにあるので、わずかな電界でも電子が加速されて電気が流れます。これがバンドの重なりによる金属です。約1 eVのギャップがあるなら半導体の性質を示し、低温で導電率が下がるはずです。価電子が強く束縛されるという考えも、金属的な導電性を説明できません。同じ2族のBeやCaも、同じ理由で金属になります。